资源描述
水利工程沥青混凝土心墙(人工摊铺)
施
工
工
法
编制:
2011-4-29
中、小型碾压式沥青混凝土心墙(人工摊铺)施工工法
——以XXXX工程碾压式沥青混凝土心墙施工方法为例
1、 工程概况:
XXXX工程位于XXXX山口上游约2.5Km的中低山区,南距XX县城11Km,XXX市104Km。
水库库容990万m3,最大坝高48.4m,坝顶长195.0m。属小(Ⅰ)型山区河式水利枢纽工程,抗震烈度Ⅸ度,水库防渗采用碾压式沥青砼心墙防渗。
1.1沥青心墙设计:
1.1.1沥青砼心墙为垂直式,墙体轴线偏向上游,距坝轴线3.5m。
1.1.2心墙顶高程2404.5m,心墙顶宽0.5m,在距心墙基座(钢筋砼铺盖)2m高度处,沥青砼心墙厚度由0.5m渐变至厚1.0m,以弧形与钢筋砼铺盖连接。
1.1.3心墙两侧各设3.0m宽砂砾石过渡料分层碾压夯实,夯实后相对密度不小于0.85。
1.1.4沥青心墙与基岩结合处浇1.0m厚8.0m宽钢筋砼铺盖。
2、沥青砼原材料
2.1沥青
沥青采用石油化工厂生产的AH-90A道路石油沥青,沥青技术指标见表1-1
沥青技术指标表1-1
序号
项目
技术要求
1
针入度(25℃)(1/10mm)
60-80
2
软化点(℃)
47-54
3
延度(15℃)(cm)
>150
4
腊含量(蒸馏法)(%)
<2
5
密度(g/cm3)
6
脆点(℃)
<10
7
含水量(%)
<0.2
8
溶解度(CCL4或苯)(%)
>99.5
9
闪点(℃)
>230
10
重量损失(%)
薄膜烘箱试验 针入度比(%)
(163℃,5h) 延度(cm)
脆点(℃)
软化点升高(℃)
<0.5
11
>70
12
>100
13
<-8
14
<5
2.2沥青砼骨料
沥青砼骨料选用新鲜坚硬的碱性岩石进行加工,碱性骨料场距水库2.5Km。碱性岩石经爆破,机械粗破、细破加工而成,填充料在黑孜苇水泥厂订购。粗、细骨料、填充料技术见表1-2、1-3、1-4
2.2.1粗骨料技术指标
粗骨料技术指标 表1-2
序号
项目
技术要求
1
密度(g/cm3)
>2.5
2
吸水率(%)
<2.5
3
针片状颗粒含量(%)
<10
4
坚固性
<12
5
与沥青粘附力
>4级
6
含泥量(%)
<0.3
7
级配及超遜径(%) 超径
遜径
<5
<10
8
其他 岩质坚硬,在加热时不致引起性质变化
2.2.2细骨料技术指标
细骨料技术指标 表1-3
序号
项目
技术要求
人工砂 天然砂
1
密度(g/cm3)
>2.5 >2.5
2
吸水率(%)
<3 <3
3
坚固性
<15 <15
4
石粉含量(%)
<5 <5
5
含泥量
<0.3
6
有机质含量
不允许 不允许
7
轻物质含量(%)
<1
8
水稳定等级
>4级 >4级
9
超径(%)
<5 <5
10
其他 岩质坚硬,在加热时不致引起性质变化
2.2.3填充料技术指标
填料是由岩石等矿物原料加工而成的粉状材料粒径要求全部小于0.075mm,其技术要求见表1-4
填充料技术指标 表1-4
序号
项目
技术要求
1
表观密度(kg/m3)
>2600
2
含水率(%)
<0.5
3
亲水系数
<1
4
其他
不含泥土,有机质杂质和结块
细度(%)
(各粒径的通过率)
0.075mm
100
0.040mm
>80
0.020mm
10~20
2.2.4沥青骨料级配
级配
类型
不同筛孔尺寸(mm)的总通过率(%)
0.075
沥青用量
(按矿料重量%计)
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
密级配
100
93.6
86.9
76.6
58.9
45.4
38.0
30.2
23.7
21.1
14%
7%
2.2.5.沥青混凝土心墙各种材料用量
沥青混凝土设计方量3859m3,依据施工配合比计算各种材料用量
级配
单位用量
粗骨料20-10mm
(kg)
粗骨料10-2.5mm
(kg)
细骨料2.5-0.074mm
(kg)
粉料0.074mm以下
(kg)
沥青
(%)
(kg)
每立方用量
总量
2.2.6.碱性骨料的加工
碱性岩石经爆破(洞室爆破后粒径大于60cm用小炮分解)成块拉运至加工厂进行加工,加工方式为二级破碎(一级为鄂式破碎,二级为锤式破碎),采用筛分机进行筛分从而获得较理想级配料。沥青混凝土骨料在加工过程中,出现骨料超径、逊径超标应调整骨料加工系统使生产的骨料质量基本满足沥青混凝土的施工技术要求,在具体施工过程中(骨料超径、逊径超标基本在允许范围内)需要经常调整骨料拌和计量用量。
根据SLJ01-88(土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则)的规定,沥青混凝土骨料必须满足如下要求:
⑴质地新鲜坚硬,不因加热而引起性质变化。
⑵洁净,不含有机质和其他杂质。
⑶与沥青粘附性强,耐久性好。
⑷级配良好。
矿料质量不仅直接关系到混凝土的各项性能,同时还影响沥青混凝土的拌和、施工工艺的控制。因而必须对其进行大量而细致的试验检测工作,严格控制矿料的质量。在进行沥青质量检测的同时必须对粗、细骨料、矿粉进行筛分、密度、吸水率及粗骨料针片状颗粒含量检测。
2.2.7骨料的堆放
⑴骨料堆放场地的选择:骨料堆放场地应选择在场地较为宽阔,灰尘较少的地方,骨料堆放场地必须进行硬化处理(硬化厚度不小于15cm)。
⑵骨料的堆放方式:开普太希水库碾压沥青混凝土心墙方量为3860m3,供需粗骨料约2162m3,细骨料约1178m3,矿粉约521 m3。粗骨料分二级堆放(级配为20-10mm、10-2.5mm)场地面积为2×(8×15m)采用隔离墙隔离,隔离
墙高度为1.2m;细骨料(2.5-0.075mm)堆放场地面积为8×15m与粗骨料用隔离墙隔离,隔离墙高度为1.2m;矿粉堆放场地面积为10×12m在沥青拌和站附近。
为防止风尘污染及雨淋,骨料采用防水雨布进行覆盖,骨料堆放场地必须设置排水沟并排专人经常检查。
2.2.8沥青的储存
沥青储存在50T、30T的沥青馆内与紫外线隔离并有防雨防潮措施。沥青的储存量与施工进度相适宜。
3、 碾压砼配合比设计及其性能
3.1名词解释
⑴针入度:针入度是用一定质量(200g、100g或50g)的标准针,在一定的温度(0℃、25℃或46.1℃)条件下,经一定时间(5s或60s)插入沥青试样的深度,以1/10mm为单位表示。
⑵软化点:软化点通常采用环球法测定,在沥青试样上安好钢球(直径9.53mm,质量3.5±0.05g)后,置于水或甘油中,以5±0.5℃/min的速度升温,沥青试件逐渐软化流动,当下垂到25.4mm(1英寸)时,水或甘油的瞬间温度即为软化点。
⑶延度:将沥青试件置于一定温度的水中,以一定的拉伸速度将其拉断时所延伸的长度即为延度,以cm表示。
⑷耐久性:沥青的耐久性是指在各种自然因素作用下沥青材料保持其性能稳定的能力,通常称为大气温度性。
⑸针入度比:针入度比是指沥青加热蒸发前的针入度与蒸发后的针入度的比值。(6)溶解度:溶解度=(溶解前质量-溶解后质量)/溶解前质量×100%
(7)闪点、燃点:沥青中的轻质组分在加热时因蒸发而产生气体,当气体达到某一临界温度时,与火源接触就会发生瞬间引火现象,这一温度称为闪点。温度继续升高,气体将发生燃烧,其火焰能持续燃烧5s以上的最初温度称为燃点。
(8)脆点:随着温度的降低,沥青将由粘弹性体逐渐转变为弹脆性体,在特定试验条件下,当沥青薄膜弯曲发生脆性断裂时的试验温度称为沥青的脆点。
(9)孔隙率:空隙率的试验方法是通过水中称量法按式ρs=W·ρ水/W-W水;计算出沥青混凝土的表观密度,再根据沥青混凝土混和料的密度通过式Vv=1-ρs/ρt计算出沥青混凝土的空隙率。
式中ρs---试件的表观密度
Vv---试件的空隙率
W---试件在空气中的质量
W水---试件在水中的质量
ρt---试件的密度
ρ水---试验温度下水的密度
(10)马歇尔稳定度和流值:马歇尔稳定度和流值反映了沥青混凝土在高温、荷载作用下的可靠性;用试验来评价碾压式沥青混凝土的高温力学稳定性,是碾压式沥青混凝土混合料配合比设计和现场质量检测的主要依据。(在水利工程中,马歇尔稳定度和流值对沥青混凝土防渗墙的指导意义不大,只考虑碾压实混凝土在振动碾压过程中对下层沥青混凝土产生存在一定影响)
(11)水稳定性:将沥青砼静压成型高度、直径均为10cm的圆柱体试件6个,将其分为两组(分组原则,两组空隙率相近),一组(A组)置于60℃的水中恒温24h后取出,再与置于20℃空气中(常温状态下)恒温24h的另一组(B组)试件一起放入20±1℃水中恒温2h,在轴向变形速度为2mm/min荷载作用下测定
其极限抗压强度。
(12)小梁弯曲试验(也称沥青混凝土的变形性能):将规定的标准试件置于跨径为200mm的简支梁上,在跨中点以恒定的加荷速率施加集中荷载直至试件断裂破坏。通过测定不同温度下沥青混凝土梁的弯曲强度和变形能力,评价沥青混凝土的变形性能(柔性)。碾压式沥青混凝土小梁弯曲试验采用两个不同的试验温度,其分别为5℃和15℃,试验采用尺寸为250mm×30mm×35mm的试件,加荷速率为0.5mm/min。
(13)沥青混凝土三轴试验:轴向应力-轴向应变;沥青混凝土的摩尔应力圆及强度;体变-轴向应变。沥青混凝土三轴试验是验证粘聚力c、破坏比R等8个指标特性参数是否满足设计要求,以最后确定标准配合比。
现场配合比试验是对室内沥青混凝土配合比进行验证。室内试验选择的标准配合比,要在施工现场准确地再现,并达到预期的目地,现场沥青配合比试验,可掌握沥青混凝土的材料配备、贮存、拌合、运输、浇筑及检测等一整套完整的工艺流程,取得并确定各种有关的施工工艺参数,以指导沥青混凝土心墙的施工。现场试验的内容如下:
①检验、调整、确定沥青混凝土的施工配合比。根据现场粗细骨的筛分报告,检验与调整配合比,根据现场与室内拌制混凝土进行对比,最终确定施工配合比。
②检验沥青混凝土拌合系统设备运行性能。保证在混凝土施工期间机械正常运转。
③试验、选定各种铺筑碾压施工参数,如温度、浇筑层厚、碾压速度、碾压遍数等施工方法。
④落实劳动组合,进一步培养施工人员。
⑤测定材料消耗、生产率、经济成本等。
4.碾压式沥青混凝土防渗心墙施工模拟试验
4.1常温施工模拟试验
(一)试验目的及试验内容
由于现场施工用骨料的破碎方式、生产规模与室内不同,使室内试验用骨料级配与现场施工用骨料级配存在差异,再加上碾压式沥青混凝土试件室内成型采用静压法,与振动碾碾压成型的芯样同样存在差别,因此,室内配合比设计试验推荐的碾压式沥青混凝土施工配合比不能直接用与现场施工,需要在碾压式沥青混凝土防渗心墙正式施工前进行常温施工模拟试验,以验证和调整室内沥青混凝土配合比试验推荐的碾压式沥青混凝土施工配合,同时确定沥青混凝土的原材料制备、储存、拌合、运输、摊铺、质量检测等工艺流程及相应的施工工艺参数,以指导碾压式沥青混凝土的现场施工。
(二)试验依据及试验设备
原材料质量要求、配合比设计、碾压过程控制标准等依据SDJ01-88《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》,SD220220-87《土石坝碾压式沥青混凝土施工技术规范》,TGPS《中国长江三峡工程标准》进行,原材料检验及碾压后沥青混凝土性能试验参照《三峡工程茅坪溪心墙土石坝水工沥青混凝土试验方法》进行。
试验使用的主要仪器:
JMJ-Ⅱ型自动马歇尔试件击实仪、ZBSM-C型微电脑马歇尔稳定度仪、LQY-200型数控恒温沥青延度仪、HW1A型电热恒温水箱、DZR-Ⅱ型数控沥青自动针入度仪、容积为1500cm×60cm×75cm冰箱、3100型电子天平、5kg(精度100mg)吊盘天平、200g(精度10mg)光电天平、DFH7-4型电热鼓风恒温干躁箱、261型电热恒温干躁箱、82型沥青薄膜烘箱、低温恒温水浴等。
施工模拟试验使用的主要机械设备为:
沥青混凝土拌合楼、BW-120型振动碾2台、WALO70型振动碾1台、喷枪、喷灯、沥青混凝土保温运输车2辆(50型铲车改装,摊铺采用人工摊铺)、铲车1台、沥青混凝土模板100m2及无纺布铺设装置等。
(三)原材料检测
1.沥青:沥青采用XXX石化总厂生产的AH-90A道路石油沥青
库车石化总厂生产的AH-90道路石油沥青质量检测结果
检验项目
沥青批次
针入度
(1/10mm)
软化点
(℃)
延度
(cm)
闪点
(℃)
燃点
(℃)
结论
设计要求
60-80
47-54
>150
>230
第一批第一次
第一批第二次
第二批第一次
第二批第二次
第三批第一次
第三批第二次
2.矿料:
⑴质地新鲜坚硬,不因加热而引起性质变化。
⑵洁净,不含有机质和其他杂质。
⑶与沥青粘附性强,耐久性好。
⑷级配良好。
矿料质量不仅直接关系到沥青混凝土的各项性能,同时还影响沥青混凝土的拌和、施工工艺的控制。因而必须对其进行大量而细致的试验检测工作。
粗骨料筛分检测结果
筛余百分率 粒径
(%) (mm)
检测日期(年、月、日)
20-15
15-10
10-5
5-2.5
超径
逊径
超径
逊径
超径
逊径
超径
逊径
细骨料筛分检测结果
筛余百分率 粒径
(%) (mm)
检测日期(年、月、日)
>2.5
2.5-1.2
1.2-0.6
0.6-0.3
0.3-0.15
0.15-0.075
矿粉性能检测结果
通过率 粒径
(%) (mm)
矿料来源
0.6
0.15
0.075
亲水系数
设计标准
黑孜苇水泥厂
粗骨料针片状含量检测结果
百分含量 粒径
(%) (mm)
检测时间(年、月、日)
20-15
15-10
10-5
骨料物性检验结果
粒径(mm)
检测项目
20-15
15-10
10-5
5-2.5
2.5-0.075
密度
吸水率
(四)沥青混凝土施工配合比的确定
由于现场施工骨料的破碎方式、生产规模与室内不同,使室内试验所有骨料级配与现场低温试验所用骨料级配存在差异。因此,在实际施工时,以推荐配合比为基础,结合现场骨料级配状况调整沥青混凝土施工骨料级配。骨料级配的调整原则为:使其骨料级配曲线尽可能靠近室内试验推荐配合比骨料级配曲线。然后经拌和站试拌并对沥青混凝土混合料的性能做相应检测后,确定合适的施工配合比,使之具有良好的施工性能,并能获得性能满足设计要求的沥青混凝土。
推荐的碾压式沥青混凝土施工配合比
骨料及其粒径
(mm)
沥青
矿粉
细骨料
粗骨料
0.075-2.5
2.5-5
5-10
10-15
15-20
百分含量(%)
6.6
12.18
25.19
17.84
18.69
14.77
11.33
碾压式沥青混凝土施工配合比
骨料及其粒径
(mm)
沥青
矿粉
细骨料
粗骨料
0.075-2.5
2.5-5
5-10
10-15
15-20
百分含量(%)
7
14
(五)碾压施工模拟试验
1.试验条件:
人工摊铺施工模拟试验条件:人工摊铺沥青混凝土施工模拟试验场地长50m,试验场地布置在沥青混凝土拌和楼附近(运距与沥青砼心墙运距相近)。基座结构型式按碾压式沥青混凝土心墙模拟制作,由混凝土浇筑成型。结构尺寸,长50m,宽0.7m,厚0.2m。试验采用定型模板人工摊铺沥青混凝土混合料。
2.风速、环境温度、光线模拟试验
⑴试验时施工现场风速5-6级,温度约5℃,施工现场光线较暗,沥青混凝土混合料沥青含量波动较大( %范围内 )。试验时将试验场地等分为4段,各段分别摊铺不同沥青含量的沥青混凝土混合料,试验编号为D1.
⑵试验时施工现场风速2-3级,温度约8℃,沥青混凝土混合料沥青含量波动较小( %范围内 )。试验时将试验场地等分为4段,各段分别摊铺不同沥青含量的沥青混凝土混合料,试验编号为D2.
⑶⑴试验时施工现场风速4级,温度约3℃,混凝土混合料沥青含量略微偏低( %范围内 )。试验时将试验场地等分为3段,各段分别摊铺不同沥青含量的沥青混凝土混合料,试验编号为D3.
⑷试验时施工现场风速2-3级,温度约8℃,沥青混凝土混合料质量在规范要求的范围波动较大( %范围内 )。沥青混凝土混合料入仓温度略低(120-140℃),试验时将试验场地等分为2段,各段分别摊铺不同沥青含量的沥青混凝土混合料,试验编号为D4.
2.基层处理
混凝土基座表面处理是保证沥青混凝土心墙和混凝土基座达到良好结合效果的必要措施,直接关系到整个沥青混凝土心墙的防渗效果。
⑴基座表面处理,采用人工锤凿对混凝土基座进行表面凿毛处理,凿毛锤击力度不易过重也不易过轻,原则上是将基座表面水泥乳浆完全清理干净。
⑵冷底子油的喷涂厚度:喷涂冷底子油对混凝土基座至关重要,冷底子油(配合比为沥青:汽油=3:7)采用喷枪喷涂,涂量为0.2kg/m2,(喷涂效果的好坏对沥青混凝土与混凝土粘结有很大影响)喷涂厚度均匀一致。
⑶沥青砂浆的摊铺:沥青砂浆(沥青:石粉:细骨料=1:2:3)的主要作用是
填充沥青混凝土和混凝土基座结婚戒面之间的孔隙,使沥青混凝土和混凝土基座构成一个密实、完整的防渗体系。沥青砂浆摊铺起始时间应以冷底子油不粘手为宜,摊铺厚度过薄和过厚都影响防渗心墙的技术性能。过薄会导致填充不密实,过厚又会导致沥青混凝土和混凝土基座结合界面不稳定,为此沥青砂浆摊铺厚度应均匀一致。
⑷沥青混凝土表面处理:在进行沥青混凝土摊铺前,前一层沥青混凝土仓面的杂物(灰土、泥土等)对沥青混凝土层间结合产生不利影响,同时前一层沥青混凝土仓面温度过低也影响沥青混凝土的层间结合。因此在摊铺之前,先用钢刷将沥青混凝土表面杂物去除,然后对沥青混凝土表面进行加热(温度在70-90℃之间),以保证沥青混凝土的层间结合质量。
3.沥青混凝土混合料拌合楼性能检测
⑴拌合站矿料筛分与计量检测。在碾压式沥青混凝土模拟施工前,必须对沥青混凝土混合料热仓中的矿料进行筛分检测,根据试验结果对施工配合比再进行适度调整,以保证生产的沥青混凝土混合料具有良好的矿料级配进而保证拌合质量。对各级矿料的筛分检测完成并且调整完配比后,还要对计量拌合后的混合料进行筛分(没加沥青和矿粉),以验证拌合站计量系统是否按调整后的配比进行计量搅拌,根据检测结果,调整拌合站施工配合比,使拌合站生产的沥青混凝土混合料矿料级配曲线与结合现场骨料级配状况调整后的施工配合比级配曲线尽可能地吻合。
⑵拌合站温度检测。沥青混凝土是一种感温材料,沥青混凝土混合料的施工性能和其温度密切相关,沥青混凝土混合料温度过高或过低,对沥青混凝土的施工和施工后沥青混凝土的性能均产生不利影响。温度较高,易造成沥青混凝土中的沥青老化,对沥青混凝土的耐久性产生不利影响;温度较低,则沥青混凝
土粘度增大,不仅增加施工难度,而且不易碾压密实。为此在施工中应予以很好的控制沥青混凝土混合料各种材料的温度,矿料加热温度控制在 180~190℃,沥青温度160~170℃,沥青混凝土混合料出机温度控制在165~175℃,沥青混凝土混合料入仓温度控制在146~166℃。
4.沥青混凝土混合料运输温度控制
沥青混凝土混合料在运输过程中,必然必然伴随着温度降低,而沥青混凝土混合料是一种温度敏感性材料,合适的施工温度是保证沥青混凝土质量的关键。因此在施工中尽量缩短沥青混凝土拌合站与沥青心墙之间距离,减少中间温度损失
①6mm厚钢板,岩面保温层厚度为10cm,运输保温箱尺寸为2.0×1.0×0.8m(长×宽×高)
5.试验碾压参数:
人工摊铺施工模拟试验采用三种碾压方式
⑴ RWYT450型振动碾静碾2遍+动碾6遍,收光2遍
⑵ RWYT450 型振动碾静碾2遍+动碾8遍,收光2遍
⑶ RWYT450 型振动碾静碾2遍+动碾 10遍,收光2遍
6.检测内容
⑴施工模拟试验对沥青混凝土混合料检测项目如下:①检测沥青混凝土混合料的矿料级配和沥青含量;②检测沥青混凝土混合料的马歇尔稳定度、流值及马歇尔试件表观密度、孔隙率。
⑵沥青混凝土检测内容:①用核子密度仪检测沥青混凝土的表观密度以计算孔隙率;②钻芯检测沥青混凝土的表观密度、孔隙率、渗透系数;③检测碾压后心墙的宽度、厚度、层间结合效果及过渡料与沥青混凝土之间的结合情况。
7.试验小结
五、沥青混凝土防渗墙施工
1.沥青混凝土混合料制备
1.1.沥青混凝土混合料制备系统的选购
沥青混凝土混合料制备系统主要包括矿料破碎筛分系统和沥青混凝土混合料拌和系统。
⑴矿料破碎筛分系统:矿料破碎采用二级破碎方式(鄂式破碎和锤式破碎),碱性块石粒径在50cm~15cm选用鄂式破碎机破碎(块石粒径小于15cm以下);块石粒径15cm以下选用锤式破碎机破碎。
矿料经二级破碎后采用机械进行筛分,筛网网径应以沥青混凝土配合比所做的连续级配分径筛分,从而保证与沥青混凝土配合比级配基本相近和含量稳定。筛网网径尺寸按粗细骨料分径,粗骨料分二级(20-10mm;10-2.5mm),细骨料一级2.5-0.075mm。
⑵沥青混凝土混合料拌和系统:沥青混凝土混合料拌和系统的选购应与生产总量、平均浇筑强度、高峰生产强度来确定,同时还要注意沥青混凝土混合料配料方式、计量误差。
我部选购连续烘干、间歇计量和拌和的沥青混凝土拌和站(拌和强度9m3/h),计量采用电子秤计量,输送带输送。
1.2制备系统的布置与生产能力
1.2.1.制备系统布置应本着运距短、集中、紧凑,各工序紧密衔接,互相协调,
不受洪水威胁,排水条件良好,远离易燃品,尽量设在施工区下风处的位置。
我部将沥青混凝土拌合站设在坝后50-300m处,拌和站依据地势进行加高平整、硬化并做好防洪、排水设施,占地面积30000m2。
1.2.2.制备系统的生产能力
沥青混凝土混合料制备系统的实际生产能力应满足拌和强度、拌和能力和质量要求,制备系统的生产能力取决于沥青混凝土的铺筑强度(铺筑强度是沥青混凝土防渗墙施工组织设计的一项重要指标)。
铺筑强度计算式:P=WK/Tmn
式中 P----铺筑强度,t/h;
W---防渗墙沥青混凝土的工程量,t;
T-----有效铺筑天数,d;
m-----日工作班数,班/d;
n-------班实际工作时数,h/班;
K------小时生产不均匀细数,K=1.2~1.4。
沥青混凝土有效铺筑天数T=T0-t1-t2-t3
T0----铺筑工期(除去设备安装及善后天数),d;
t1----铺筑期内因雨停工天数,(日降雨量不小于5mm时,当日停工),时;
t2----放假天数,d;
t3----低温下需要停工的天数,d;
有效铺筑天数150天=180天-28天-7天-0天。
P=9360×1.2/150×2×4=11 t/h;
沥青混凝土混合料制备系统的实际生产能力选用21.6t/h的沥青混凝土双轴强制式搅拌机,转速为40-80r/min。
1.3沥青、矿料供应与储存方式的选择
沥青选用库车石化总厂生产的沥青,工程共需沥青655t,沥青混凝土日铺筑强度为24m3/d(57.6t/d),消耗沥青4.4t/日,月供应沥青131t 。
沥青储存不小于一次运来的沥青量,为防止沥青受紫外线照射而产生老化和工程需求,沥青储存用50T、30T沥青罐。
矿料的储存场地以满足大约5天铺筑用量并用防雨篷布进行覆盖,地面进行硬化处理且离拌和站较近的场地。
1.4沥青混凝土混合料制备系统的安装调试
沥青混凝土混合料在制备前必须对各系统进行安装调试,安装调试系统包括矿料系统安装调试、沥青系统安装调试 、拌和系统安装调试以及联合调试。
⑴矿料系统安装调试:满足连续、高强度的运行条件,使机械操作手掌握机械特性,易损部位并准备足够配件。矿料计量按照施工配合比和拌和量用电子计量称进行计量输送带输送。
⑵沥青系统安装调试:主要是对专用设备的加热效果进行调试,保证温度上升的速度;对其加热温度进行检验,要求能够将内部温度控制在最高允许值以下,通常为110-120℃,避免或减少沥青材料的老化。沥青计量采用计量表或计量桶计量,沥青泵泵送(按施工配合比和拌和量先期进行称量,标注计量位置重而进行计量)。
⑶拌和系统安装调试:验证拌和机械能否在高强度运行条件下保持正常,掌握和熟练机械特性。
⑷ 联合调试:
在完成沥青混凝土混合料制备系统各独立系统的调试任务后,重而进行联合调试,对其整个运行效果进行验证,对各个子系统相互间的协同作业进行试
验调试,使其满足运行需要,确保沥青混凝土混合料制备系统的生产能力和满足设计配合比的要求,为保证沥青混凝土的施工质量奠定基础。
各系统必须装备计时和测温设备,全面检测整个拌和过程,检测设备每月进行校验,以保证计量精度。
1.5.沥青混凝土原材料的加热
1.5.1.沥青加热
沥青采用外加热法,具体工艺为加温脱水→加热。
桶装沥青在加温脱水前应进行解小,放置加温脱水沥青锅进行加温脱水,对其表面粘附的纸屑、砂土等杂物,沥青熔化后及时进行清理并定期进行锅底锅垢的清理,若不清理不仅导热性差,且易使锅底过热损坏,沥青脱水温度控制在120±10℃。为满足工程需求和日生产能力,加温脱水沥青锅采用6mm厚钢板加工制作成3.0×3.0×1.2m(长×宽×高)的沥青锅,沥青锅底设置沥青导流管和控制闸阀,导流管直径为100mm,直通沥青加热锅。
加温脱水沥青锅
放油阀
加温脱水的沥青经导管流入沥青加热锅进行加温,沥青加热温度应控制在160~170℃(低温季节沥青加热控制在170~180℃)。为防止沥青在加热过程产生老化和温度的均匀性,沥青加热锅采用5mm钢板加工制作成双层锅,锅间相距5cm加导热系数高的重油并进行封闭,以缓解热源直接对沥青烘烤。加热沥青锅净空尺寸4.2×2.0×1.2m(长×宽×高)(具体见下图),重油设置测温设备和加油、卸油阀。
沥青加热锅加工大样
测温设备
放油计量阀
放重油阀
1.5.2.矿料的加热
⑴骨料的烘干、加热采用内热式加热滚筒,滚筒倾角3-6℃(倾角也可通过试验确定)。
⑵冷骨料应均匀连续进入烘干加热筒,骨料出机温度一般为170~190℃。骨料的加热控制还要根据具体实施情况(结合季节、气温变化)进行调整,但最高加热温度不应超过热沥青温度20℃,也不宜大于200℃。
⑶矿粉的细度大,一旦受潮结块会对沥青混凝土性质产生较大影响,为此应注意矿粉防潮处理。具体使用方法是将干燥的矿粉在常温下加入搅拌机内,先与热骨料拌和,然后再喷洒沥青。
1.6.沥青混凝土混合料的配料拌和
1.6.1.沥青混凝土混合料的配料
在进行沥青混凝土拌和配料之前,实验室按照施工配合比的技术要求,结合制备系统热料仓中各计配矿料的超逊径情况和最近一次生产沥青混凝土混合料的抽提实验结果,通过反复计算确定拌和沥青混凝土混合料的各种材料用量,签发沥青混凝土混合料配料单。拌和操作手根据试验签发的沥青混凝土混合料配料单进行配料。配料时矿料以干燥状态为标准,按重量进行配料(沥青可按重量也可按体积进行配料)。
沥青混凝土施工配合比的允许误差
材料种类
沥青
填料
细骨料
粗骨料
配合比的允许误差(%)
±0.3
±1.0
±2.0
±2.0
由于现场矿料级配经常变化,因而施工配料单需经常调整,拌和站生产必须按当天签发的沥青混凝土配料单进行,配料单的依据是:
⑴原料仓的矿料级配、超逊径、含水量等指标。
⑵二次筛分后热料仓矿料的级配、超逊径试验指标。
⑶最近一次生产沥青混凝土混合料的抽提实验结果。
测温设备应对热储存仓中的沥青、计量前的沥青、干燥筒进口的骨料,热料仓中的骨料及拌和出口处的混合料温度进行检测记录。所有计量、指示、记录及控制设备应有防尘措施,并不受高温作业及环境气候影响。
1.6.2.沥青混凝土混合料的拌和工艺
骨料与矿粉(或填料)混合干拌进入烘干加热筒 加入热沥青
混合料搅拌
沥青混凝土混合料中的骨料裹覆率必须达到90%以上,拌出的沥青混凝土混合料应确保色泽均匀,稀稠一致,无花白料、黄烟及其他异常现象,卸料时不产生离析。
1.6.3.沥青混凝土混合料的拌和温度
沥青的赛氏粘度为85±10s,运动粘度为(180±20)×10-6m2/s是沥青混凝土混合料的最合适拌和温度,不同针入度的适宜拌和温度见表,拌合温度允许误差为±10℃,夏季取下限,冬季取上限,但最高不宜超过180℃。
不同针入度的沥青适宜拌和温度
针入度(1/10mm)
40~60
60~80
80~100
120~150
拌和温度(℃)
160~175
150~165
140~160
135~155
1.6.4. 沥青混凝土混合料的拌和时间
沥青混凝土混合料的拌和先加入骨料、矿粉,干拌约15s,然后再喷洒沥青拌合30~45s,每次纯拌和时间为45~60s,每一循环周期为55~75s。
1.6.5.沥青混凝土拌合过程中的注意事项
在制备沥青混凝土混合料之前,定期采用单一品种材料单独计量的方法来检验拌和系统各计量设备的灵敏度、精确度和可靠性。
为了保证搅拌机搅拌的前几盘沥青混凝土混合料的温度满足规定要求,搅拌机在冷机操作的时候,采用预拌热骨料的方法对拌和系统进行预热,预热温度不低于100℃。
当搅拌机停机后,或由于机械发生故障等其他原因临时停机超过30min时,必须将机内的沥青混凝土混合料及时排除,并用热矿料搅拌后清理干净。如果沥青混凝土混合料已在搅拌机内凝固,可将柴油注入机内点燃加热或用喷灯加
热,逐渐将沥青混凝土混合料清除,在操作过程中必须谨慎,防止机械损坏,确保操作人员安全。
1.7.沥青混凝土混合料的运输
沥青混凝土混合料应连续、均匀、快速(不得中途转运)、及时地从拌和站运至铺筑地点,混合料在运输过程中,必须保证沥青混凝土混合料在卸料、运输及转料过程中不发生离析、分层现象,不允许出现骨料分离、外漏、温度损失过大等现象。运输设备的运输箱应保持干净、干燥且具有较好的保温效果。在运送沥青混凝土混合料之前,保温箱应涂刷一层防粘剂,运送沥青混凝土混合料设备不用时立即清理干净。
1.7.1.运输方式和条件
⑴运输方式
采用50型装载机(2辆)改装的保温箱转运至浇筑点入模,人工摊铺,振动碾碾压。
心墙两侧的过渡料采用自卸汽车运输,50型装载机端运平整人工细平到位,2T振动碾碾压自卸汽车运输能力与铺筑强度相适应。
⑵运输条件
a.运输道路应平坦,以减轻沥青混凝土混合料振动,防止混合料离析、分层。
b.为了保证沥青混凝土混合料在运输过程中不发生离析、分层现象,运输设备的吨位应加大,保温箱应打扫干净,不得有灰尘、泥块、积液等残留物在箱内。
c.为防止沥青与箱粘结,涂刷一层防粘剂,防粘剂的配合比为:火碱:硬脂酸:滑石粉:水(80℃)为1:20:330:400,方法是先将80℃的水与火碱、硬脂酸混溶,然后加滑石粉。
d.运输设备应具有保温、防晒、防污染、防漏料的措施,并设置车序标志,以
避免车辆阻塞,延误运输时间。
1.7.2.运输设备数量
运送沥青混凝土混合料的车辆和料罐的容量应与拌和站和现场摊铺能力相适应。
Vpy≥Vb
nVpy=Vxy
式中 Vb----拌和机的出料容量,m3;
Vpy----水平运输的车辆或料罐的容量,m3;
Vxy----斜坡运输车辆或喂料车容量,m3;
n----水平与斜坡运输容量的比例系数,取3~4。
沥青混凝土混合料运输车辆的台数N,要保证拌和厂的连续生产
N=1+(t1+t2+t3).a/T
式中 t1----运往铺筑工地的时间,min;
t2----由铺筑工地返回拌和站的时间,min;
t3----在工地装卸和其他等待的时间,min;
T-----一辆车的沥青混凝土混合料拌和、装车所需的时间,min;
a-----车辆的备用系数;
N=1+(4+3+5)×1/6=2台改装50型装载机
经改装的沥青保温箱装50型装载机2台,沥青保温箱容量1.6 m3,沥青保温箱2个。
1.7.3.运输过程中的质量控制
⑴各种运输机具在转运或卸料时,应尽量降低沥青混凝土混合料自由落差,一般自由落差不大于1.5m,装卸时应尽量保持平稳,避免骨料分离。
⑵下料速度应均匀,每卸一部分沥青混凝土混合料后,应挪动一下运料车的位置。
⑶检测沥青混凝土混合料的下料温度和外观质量,发现沥青混凝土混合料温度过低或过高,外观质量不好,均作废料处理。
⑷认真记录沥青混凝土混合料在运输过程中的温度损失,若发现温度降低到规定的温度以下,或离析现象明显,应及时处理。
1.8.沥青混凝土防渗心墙的铺筑
1.8.1.碾压式沥青混凝土防渗心墙的气象条件
为了确保沥青混凝土防渗心墙具有良好的施工质量,依据 《土石坝碾压式沥青混凝土施工技术规范》,碾压式沥青混凝土防渗心墙的气象条件为风力≤4级,日降雨量
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